Zaradi lastne odpornosti biofilmov na okoljske razmere so privlačna platforma za biokatalizo, bioremediacijo, kmetijstvo ali zdravje potrošnikov. Vendar je eden od glavnih izzivov na teh področjih ta, da koristne bakterije niso nujno dobre pri tvorbi biofilma.
Genski inženiring običajno rešuje to težavo, vendar znanstveniki iz Univerza v BirminghamuŠola za kemijsko inženirstvo je razkrila novo metodo za povečanje učinkovitosti biokatalize.
Znanstveniki so identificirali in pregledali knjižnico sintetičnih polimerov glede njihove sposobnosti induciranja tvorba biofilma v E. coli. E. coli je bakterija, ki se pogosto uporablja v biokatalizi.
To presejanje je uporabilo sev E. coli (MC4100), ki se pogosto uporablja v temeljni znanosti za preučevanje genov in proteinov in je znano, da je slab pri oblikovanju biofilmov v primerjavi z drugim sevom E. coli, PHL644, izogenim sevom, pridobljenim z evolucijo, ki je dober oblikovalec biofilma.
Kemikalije, ki so najučinkovitejše pri spodbujanju razvoja biofilma, so bile identificirane s tem pregledom. Blago kationske polimere so presegli hidrofobni polimeri, medtem ko so aromatski in heteroaromatski derivati bistveno boljši od primerljivih alifatskih polimerov.
Spremljanje biomase in biokatalitične aktivnosti obeh sevov, inkubiranih v prisotnosti teh polimerov, je pokazalo, da se MC4100 ujema in celo prekaša PHL644.
Ugotovitve so pokazale, da se polimeri obarjajo v raztopini in delujejo kot koagulanti ter spodbujajo naravni proces, imenovan flokulacija, ki sproži bakterije, da tvorijo biofilme.
Dr. Francisco Fernández Trillo s Fakultete za kemijo* je dejal, »Raziskali smo širok kemijski prostor in identificirali najuspešnejše kemije in polimere, ki povečajo biokatalitično aktivnost E. coli, vlečnega konja v biotehnologiji. Rezultat tega je majhna knjižnica sintetičnih polimerov, ki povečajo tvorbo biofilma, če se uporabljajo kot preprosti dodatki mikrobni kulturi. Kolikor nam je znano, trenutno ni metod, ki bi zagotavljale to preprostost in vsestranskost pri promociji biofilmov za koristne bakterije.
»Ti sintetični polimeri lahko zaobidejo potrebo po uvedbi lastnosti za tvorbo biofilma z urejanjem genov. Je drago, dolgotrajno, nepopravljivo in zahteva osebo, usposobljeno za mikrobiologijo, da jo izvede. Verjamemo, da ima ta pristop učinek onkraj biofilmov za biokatalizo. Podobno strategijo bi lahko uporabili za identifikacijo polimerov kandidatov za druge mikroorganizme, kot so probiotiki ali kvasovke, in razvoj novih aplikacij v živilski znanosti, kmetijstvu, bioremediaciji ali zdravju.
Referenca dnevnika:
- Pavan Adoni, Andrej Romanjuk idr. S polimeri inducirani biofilmi za izboljšano biokatalizo. Mater. Horiz., 2022. DOI: 10.1039/D2MH00607C
